高速リバースジェネティクス系を駆使した新興再興ウイルス研究の推進

• 研究課題/領域番号: 21H02736
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分49060:ウイルス学関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 福原 崇介 北海道大学, 医学研究院, 教授 (70598739)
• 研究分担者: 小野 慎子 大阪大学, 感染症総合教育研究拠点, 特任准教授(常勤) (30626437) ; 津田 祥美 長崎大学, 高度感染症研究センター, 准教授 (70447051)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: リバースジェネティクス / SARS-CoV-2 / 変異株解析 / 中和能 / in vivo imaging / レポーター / Imaging / 高速リバースジェネティクス / マウスモデル / フラビウイルス / 新興再興感染症

研究開始時の研究の概要

我々はSARS-CoV-2の高速リバースジェネティクスの確立に成功したが、この技術は他の様々なRNAウイルスに応用可能だと考えられる。作出されたレポーターウイルスを用いて、ウイルスの増殖性や病原性の評価を行う予定である。この技術を駆使して、SARS-CoV-2のみならず、フラビウイルスや肝炎ウイルス研究を飛躍的に推進することができると考えられる。

研究実績の概要

CPER法を駆使した高速リバースジェネティクス法を用いて、(1)変異株の意義の解明や(2)薬剤耐性化機構の解明、(3)効率的な中和能の評価法の開発、(4)In vivo imaging系の開発を行なった。
(1)の変異株の解析では、次々に出現する変異株を日本に感染が拡大するよりも早く遺伝子情報から組替え変異ウイルスを作製することで、変異株の性状解析を行なった。XBB.1.5の変異株解析においては、XBB.1と比較して新たに出現したORF8の欠損変異がMHC関連タンパク質の発現の抑制を介して病原性に関与することを明らかにした（Nature Communications 2023）。
(2)の薬剤耐性化解析においては、抗ウイルス薬であるレムデシビルに対するSARS-CoV-2の耐性化獲得機構を明らかにした。レムデシビル存在下でウイルスを感染継代することで複数の変異が蓄積した。それらの変異を単一で持つ組替えSARS-CoV-2を作製して、レムデシビルの感受性試験を行うことで耐性化に寄与する新たな変異を同定した（PLoS Pathogens 2023）。
(3)の解析では、感染者やワクチン接種を行なった方の血清の中和能をGFP搭載組替えウイルスを用いることで効率的に検討できるようになった（J Virol Methods 2024)。この解析手法を用いて、肝臓移植後で免疫抑制を行なっている患者におけるワクチンの有用性を検証し、抗体誘導能が健常者より悪いことを明らかにした。
(4)の解析では、長波長の生物発光タンパク質であるAkalucを搭載した組替えSARS-CoV-2の作製に成功した。ハムスターにおいて、感染早期では鼻腔、感染後期に肺に感染が移行することを確認できた。またワクチンの有効性もImagingにより評価可能であった（iScience 2024）。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The development of a rapid, high-throughput neutralization assay using a SARS-CoV-2 reporter (2024)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Rigel、Kamiyama Akifumi、Ito Hayato、Kawashiro Keita、Tomiyama Takahiro、Tamura Tomokazu、Suzuki Saori、Yoshizumi Tomoharu、Hotta Kiyohiko、Fukuhara Takasuke
  • 雑誌名: Journal of Virological Methods 巻: 326 ページ: 114894-114894
  • DOI: 10.1016/j.jviromet.2024.114894
  • 査読あり
• [雑誌論文] A rapid and versatile reverse genetics approach for generating recombinant positive-strand RNA viruses that use IRES-mediated translation (2024)
  • 著者名/発表者名: Tamura Tomokazu、Yamamoto Hirotaka、Ogino Saho、Morioka Yuhei、Tsujino Shuhei、Suzuki Rigel、Hiono Takahiro、Suzuki Saori、Isoda Norikazu、Sakoda Yoshihiro、Fukuhara Takasuke
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 98 号: 3
  • DOI: 10.1128/jvi.01638-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 Omicron XBB.1.5 variant (2024)
  • 著者名/発表者名: Tamura Tomokazu、Irie Takashi、Deguchi Sayaka、Yajima Hisano、Tsuda Masumi、Nasser Hesham、Mizuma Keita、Plianchaisuk Arnon、Suzuki Saori et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 15 号: 1 ページ: 1176-1176
  • DOI: 10.1038/s41467-024-45274-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 BA.2.86 variant (2024)
  • 著者名/発表者名: Tamura Tomokazu、Mizuma Keita、Nasser Hesham、Deguchi Sayaka、Padilla-Blanco Miguel、Oda Yoshitaka、Uriu Keiya、Tolentino Jarel E.M.、Tsujino Shuhei、Suzuki Rigel、Kojima Isshu、Nao Naganori、Shimizu Ryo、Wang Lei、Tsuda Masumi、Jonathan Michael、Kosugi Yusuke、et al.
  • 雑誌名: Cell Host &Microbe 巻: 32 号: 2 ページ: 170-180.e12
  • DOI: 10.1016/j.chom.2024.01.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multiple mutations of SARS-CoV-2 Omicron BA.2 variant orchestrate its virological characteristics (2023)
  • 著者名/発表者名: Kimura Izumi、Yamasoba Daichi、Nasser Hesham et al.
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 97 号: 10
  • DOI: 10.1128/jvi.01011-23
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prolonged shedding of viable SARS‐CoV‐2 in immunocompromised patients with haematological malignancies: A prospective study (2023)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa Takaya、Tamura Tomokazu、Takahata Mutsumi、Ishio Takashi、Ibata Makoto、Kasahara Ikumi、Minauchi Koichiro、Yamamoto Satoshi、Teshima Takanori、Fukuhara Takasuke
  • 雑誌名: British Journal of Haematology 巻: 204 号: 3 ページ: 815-820
  • DOI: 10.1111/bjh.19143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative pathogenicity of SARS-CoV-2 Omicron subvariants including BA.1, BA.2, and BA.5 (2023)
  • 著者名/発表者名: Tamura T, Yamasoba D, Oda Y, Ito J, Kamasaki T, Nao N, Hashimoto R, Fujioka Y, Suzuki R, Wang L, Ito H, Kashima Y, Kimura I, Kishimoto M, Tsuda M, Sawa H, Yoshimatsu K, Yamamoto Y, Nagamoto T, Kanamune J, Suzuki Y, Ohba Y, et al.
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 6 号: 1 ページ: 772-772
  • DOI: 10.1038/s42003-023-05081-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 XBB variant derived from recombination of two Omicron subvariants (2023)
  • 著者名/発表者名: Tamura Tomokazu、Ito Jumpei、Uriu Keiya、Zahradnik Jiri、Kida Izumi、Anraku Yuki、Nasser Hesham、Shofa Maya、Oda Yoshitaka、Lytras Spyros、Nao Naganori、Itakura Yukari、Deguchi Sayaka、Suzuki Rigel...Suzuki Saori et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1 ページ: 2800-2800
  • DOI: 10.1038/s41467-023-38435-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Attenuated fusogenicity and pathogenicity of SARS-CoV-2 Omicron variant (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Rigel、Yamasoba Daichi、Kimura Izumi、Wang Lei他
  • 雑誌名: Nature 巻: 603 号: 7902 ページ: 700-705
  • DOI: 10.1038/s41586-022-04462-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 Omicron BA.2 spike (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamasoba Daichi、Kimura Izumi、Nasser Hesham他
  • 雑誌名: Cell 巻: 未定 号: 12 ページ: 2103-2115
  • DOI: 10.1016/j.cell.2022.04.035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Antiviral activity of ciclesonide acetal derivatives blocking SARS-CoV-2 RNA replication (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuji Genichiro、Nakajima Shogo、Watashi Koichi、Torii Shiho、Suzuki Rigel、Fukuhara Takasuke、Ohoka Nobumichi、Inoue Takao、Demizu Yosuke
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 巻: 149 号: 3 ページ: 81-84
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2022.04.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Secretory glycoprotein NS1 plays a crucial role in the particle formation of flaviviruses (2022)
  • 著者名/発表者名: Tamura Tomokazu、Torii Shiho、Kajiwara Kentaro、Anzai Itsuki、Fujioka Yoichiro、Noda Kisho、Taguwa Shuhei、Morioka Yuhei、Suzuki Rigel、Fauzyah Yuzy、Ono Chikako、Ohba Yusuke、Okada Masato、Fukuhara Takasuke、Matsuura Yoshiharu
  • 雑誌名: PLOS Pathogens 巻: 18 号: 6 ページ: e1010593-e1010593
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1010593
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of JMJD6 on intrahepatic cholangiocarcinoma. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kosai-Fujimoto Y, Itoh S, Yugawa K, Fukuhara T, Okuzaki D, Toshima T, Harada N, Oda Y, Yoshizumi T, Mori M.
  • 雑誌名: Mol Clin Oncol 巻: 17(2) 号: 2 ページ: 131-131
  • DOI: 10.3892/mco.2022.2564
  • 査読あり
• [雑誌論文] SARS-CoV-2 Omicron detection by antigen tests using saliva (2022)
  • 著者名/発表者名: Murakami K, Iwasaki S, Oguri S, Tanaka K, Suzuki R, Hayasaka K, Fujisawa S, Watanabe C, Konno S, Yokota I, Fukuhara T, Murakami M, Teshima T.
  • 雑誌名: J Clin Virol Plus. 巻: 2(4) 号: 4 ページ: 100109-100109
  • DOI: 10.1016/j.jcvp.2022.100109
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 Omicron BA.2 subvariants, including BA.4 and BA.5 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimura et al.
  • 雑誌名: Cell 巻: 185 号: 21 ページ: 3992-4007
  • DOI: 10.1016/j.cell.2022.09.018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Smoking enhances the expression of angiotensin‐converting enzyme 2 involved in the efficiency of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 infection (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Rigel、Ono Yuki、Noshita Koji、Kim Kwang Su、Ito Hayato、Morioka Yuhei、Tamura Tomokazu、Okuzaki Daisuke、Tagawa Tetsuzo、Takenaka Tomoyoshi、Yoshizumi Tomoharu、Shimamura Teppei、Iwami Shingo、Fukuhara Takasuke
  • 雑誌名: Microbiology and Immunology 巻: 67 号: 1 ページ: 22-31
  • DOI: 10.1111/1348-0421.13034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 Omicron BA.2.75 variant (2022)
  • 著者名/発表者名: Saito et al.
  • 雑誌名: Cell Host & Microbe 巻: 30 号: 11 ページ: 1540-1540
  • DOI: 10.1016/j.chom.2022.10.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced fusogenicity and pathogenicity of SARS-CoV-2 Delta P681R mutation (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito Akatsuki、Irie Takashi、Suzuki Rigel、Maemura Tadashi、Nasser Hesham、Uriu Keiya、Kosugi Yusuke、Other 43 authors、Tanaka Shinya、Nakagawa So、Ikeda Terumasa、Fukuhara Takasuke、Kawaoka Yoshihiro、Sato Kei、The Genotype to Phenotype Japan (G2P-Japan) Consortium
  • 雑誌名: Nature 巻: 602 号: 7896 ページ: 300-306
  • DOI: 10.1038/s41586-021-04266-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SARS-CoV-2 spike L452R variant evades cellular immunity and increases infectivity (2021)
  • 著者名/発表者名: Motozono Chihiro、Toyoda Mako、Zahradnik Jiri、Saito Akatsuki、Other 19 authors、Ikeda Terumasa、Nakagawa So、Ueno Takamasa、Sato Kei
  • 雑誌名: Cell Host & Microbe 巻: 29 号: 7 ページ: 1124-1136
  • DOI: 10.1016/j.chom.2021.06.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Comparative characterization of SARS-CoV-2 Omicron subvariants including BA.1, BA.2, and BA.5 (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomokazu Tamura, Daichi Yamasoba, Shinya Tanaka, Kei Sato, Takasuke Fukuhara
  • 学会等名: 42th Annual Meetomg pf the American Society for Virology.
• [学会発表] 革新的リバージェネティクスを用いた新型コロナウイルス研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 福原 崇介
  • 学会等名: 日本遺伝学会第95回大会
• [学会発表] 新型コロナウイルスの進化とその宿主応答、ワクチン開発：今後のCOVID-19の課題 (2023)
  • 著者名/発表者名: 福原 崇介
  • 学会等名: 第96回日本生化学大会
• [学会発表] 新型コロナウイルスに関する基礎研究と臨床応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 福原 崇介
  • 学会等名: 日本気管食道科学会総会ならびに学術講演会
• [学会発表] 高速リバースジェネティクスのIRES依存 +ssRNAウイルスへの応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 田村友和
  • 学会等名: 日本ウイルス学会北海道支部会第55回夏季シンポジウム
• [学会発表] IRES依存+ssRNAウイルスへのリバースジェネティクス法の高速化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 田村 友和、山本 紘嵩、荻野 紗帆、日尾野 隆大、鈴木 理滋、鈴木 紗織、 磯田 典和、迫田 義博、福原 崇介
  • 学会等名: 第28回トガ・フラビ・ペスチウイルス研究会
• [学会発表] 数理モデルと分子動力学シュミレーションを用いたレムデシビル耐性SARS-CoV-2変異体の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鈴木理滋
  • 学会等名: 第69回 日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] Role of secretory glycoprotein NS1 in the particle formation of flaviviruses (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomokazu Tamura, Shiho Torii, Kentaro Kajiwara, Itsuki Anzai, Yoichiro Fujioka, Kisho Noda, Shuhei Taguwa, Yuhei Morioka, Rigel Suzuki, Yuzy Fauzyah, Chikako Ono, Yusuke Ohba, Masato Okada, Takasuke Fukuhara, Yoshiharu Matsuura
  • 学会等名: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] CPER法による高速リバースジェネティクスを駆使したSARS-CoV-2の応用研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 福原崇介
  • 学会等名: 北海道病理談話会
  • 招待講演
• [学会発表] Establishment of a simple high-speed reverse genetics system for SARS-CoV-2 and application research using recombinant viruses. (2022)
  • 著者名/発表者名: 福原崇介
  • 学会等名: IWHM6
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高速リバースジェネティクスを用いたSARS-CoV-2の応用研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 福原崇介
  • 学会等名: 第28回トガ・フラビ・ペスチウイルス研究会
  • 招待講演